애플 신형 맥북프로의 M1 Pro, M1 Max 칩 분석

 

 

 

 

 

10월 19일 새벽에 애플은 새로운 맥북프로와 그리고 여기에 들어가는 칩들을 발표했는데요.

 

일단 맥북 프로가 기존 13인치 외에 상위 모델로 두 가지 새로운 폼팩터가 발표됐습니다.

 

14인치 16인치 두가지 모델인데요.

 

새 맥(Mac)에 대한 스펙들 그리고 새 칩(Chip) 내용들은 여러 가지 있는데 다들 아실거라 생각해서 일단 애플 홈페이지에서 제공하는 정보로 간단히 알아 보겠습니다.

 

 

 

우리가 좀더 알아 보려고 하는 주제는 애플이 발표한 내용대로 몇 % 더 빨라지고 이런 것 보다도 큰 그림 차원에서 애플의 칩 전략 그리고 칩 구조에 관한 이야기를 해보려고 합니다.

 

그리고 애플이 CPU 실리콘 생태계를 어떻게 바꿔 갈지 약간 추측해 보려고 합니다.

 

일단, 맥북 프로에 대한 인상은 디자인이 완전히 바꼈고, 이전에 나오던 맥북을 복고풍으로 재 사용 한 거 같다 라는 느낌입니다.

 

아이폰이나 아이패드는 곡선 보다는 직선으로 주로 디자인이 됐는데, 맥북은 반대로 갔습니다.

 

새 맥북에 대해서 기능적으로 봐야 될 두 가지 포인트가 있습니다.

 

일단은 포트가 많이 생겼습니다.

 

 

USB 타입 C의 썬더볼트4가 세 개가 있습니다.

 

그리고 풀사이즈 HDMI랑 SD 카드 어댑터가 추가됐습니다.

 

특히 맥북 쓰는 사람들의 주 사용처에서 영상이 차지하는 부분이 상당한데 촬영본 옮길 때도 아무래도 리더기 꼽는 것보다 바로 하는 게 시간도 그렇고 편리성도 높여주겠죠.

 

풀사이즈 HDMI 포트도 어떤 디스플레이라도 바로 연결해서 작업을 할 수 있고, 작업 결과물을 바로 보여 줄수 있는 방향으로 설계가 됐습니다.

 

그러면 왜 예전 맥북에서는 포트들을 없애면서 썬더볼트로만 포트구성을 가져가려고 했을까요?

 

왜냐하면 HDMI 포트, SD 카드 어댑터 같은 포트들이 내부에서 차지하는 공간이 적지 않았고, 그걸 단순화하고 최소화하면 디자인도 예쁘게 만들 수 있고,

 

그렇게 넓어진 공간을 배터리로 채울 수 있기 때문에 포트들을 빼면서 간소화하는 구조로 예전 맥북을 구성 했던 이유가 없지 않았을 건데요.

 

이제는 사실 배터리를 그렇게 짜내서 쓸 이유가 별로 없어졌습니다.

 

왜냐하면 프로세서가 그만큼 적은 전력을 쓰고, 디스플레이도 좀 더 저전력으로 바뀌면서 진짜 필요한 포트들에 대한 고민을 많이 했을거 같고,

 

그리고 중요한 점은 예전에 사라진 포트들에 대한 맥북 사용자들의 계속된 복원 요구로 애플이 그런 소비자들의 요구가 이제는 기술적으로 또는 구조적으로 수용 가능하다 라고 판단 했을 수 있습니다.

 

그리고 맥북 프로 이용자들이 계속 요구했던 키보드도 다시 원래대로 돌아왔습니다.

 

터치바도 사라지고 펑션키(Function Key)가 다 물리키로 돌아왔습니다.

 

 

디스플레이도 많이 좋아졌습니다.

 

14.2인치, 16.2인치 이렇게 두 가지가 나왔습니다.

 

뭐 커진만큼 해상도, 픽셀밀도 다 높아졌다고 합니다.

 

근데 뭐 다른 거 다 필요 없고 두 가지 중요한 게 있습니다.

 

미니 LED랑 120헤르츠 재생할 수 있는 프로모션이 들어간 겁니다.

 

그러니까 아이패드 프로 12.9인치에 들어 갔던 그런 요소들이 이제 맥에도 들어 갔다 라고 볼 수 있겠습니다.

 

그러니까 HDR 영상은 더 또렷이 보일테고 검은 바탕에서 작업할 때는 더 진한 검은색이 나오겠죠.

 

백라이트 일부가 들어오면서 퍼져보이는 블루밍 같은 것들이 특정 상황에서는 조금은 있을 수 있겠지만 미니 LED의 강점이 블루밍 같은 것도 충분히 감내할 만큼 더 매력 있다 라고 할 수 있습니다.

 

프로모션(ProMotion) 디스플레이는 말할 것도 없겠죠.

 

이게 24헤르츠부터 120헤르츠까지 변하는데 가변프레임 구조라서 어둡게 작업하는 정적인 작업이 많으면 24헤르츠에서 크게 변하지 않겠죠.

 

그러다 보면은 전력소비도 줄어들고요, 또 일부분만 밝게 해 주는 미니 LED가 저전력에 더 좋은 효과가 있기 때문에 만약 검은 바탕화면에서 워드 작업만을 했을 때 늘어나는 배터리 대기시간이 기대가 많이 됩니다.

 

배터리가 지금 발표된게 영상재생 기준으로 14.2인치가 17시간, 그리고 16.2인치가 21시간입니다. 어마어마합니다.

 

 

또 충전은 맥세이프가 돌아와서 자석같이 딱 붙여서 충전할 수 있고요.

 

MacSafe 3라고 하는데 30분만 충전하면 배터리 절반을 충전할 수 있다고 합니다.

 

그리고 기존 썬더볼트 USB C 타입 어댑터로도 충전이 된다고 합니다.

 

자 그러면, 맥북프로가 이렇게 나올 수 있게 된 이유는 바로 오늘의 주인공인 M1 프로세서 때문입니다.

 

M1 프로세서의 새로운 칩이 두 가지가 나왔습니다. 하나는 M1 Pro, 하나는 M1 Max입니다.

 

네이밍을 새로 만들지 않고 있던걸 그대로 붙인 거 같아 헷갈립니다.

 

프로, 맥스? 어떤 게 더 좋은 건지 헷갈리는데 아이폰에서 아이폰 프로 위에 아이폰 프로 맥스를 뒀던거 처럼 맥스 모델이 상위 모델이라고 생각하면 됩니다.

 

일단 M1 Pro의 스펙을 보면 CPU가 10개 들어갔습니다.

 

 

고성능 코어 8개, 그리고 고효율 코어 2개가 합쳐진 구조입니다.

 

GPU는 16개 그리고 메모리는 최대 32GB입니다.

 

그 윗 모델인 M1 Max는 10코어 CPU로 똑같습니다.

 

 

GPU가 다시 두 배로 늘어서 32개입니다.

 

메모리도 M1 Pro의 2배인 64GB까지 늘어납니다.

 

 

그러니까 CPU는 거의 변화가 없지만 GPU, 메모리 가 두 배씩 늘어났고 결과적으로 과거 M1과 비교하면 M1은 M1 Pro의 절반인 8GB, 16GB가 맥스 메모리였습니다.

 

이런 구조는 당연히 GPU를 많이 쓰고 메모리 의존도가 높은 그래픽, 동영상 작업에서 높은 효과를 봅니다.

 

그리고 여기에 미디어 전용 모듈을 넣었는데 애플이 갖고 있는 ProRes 코덱으로 하드웨어로 가속합니다.

 

아이폰 13프로에도 이 ProRes 코덱으로 촬영할 수 있도록 했는데 용량이 엄청납니다.

 

ProRes 코덱은 애플이 만든 코덱 인데 영상 쪽에서는 거의 Raw 파일처럼 쓰이는 고용량 고효율 코덱입니다.

 

가장 무거운 영상 소스로 꼽히는데 4K로 30개 8K는 7개를 동시에 올려서 파이널컷프로에서 편집할 수 있다고 합니다. 어마어마한 성능이죠.

 

그러면 M1 칩 구조로 조금 더 들어가 볼까요.

 

성능이 올라갔는데 어떤 방식으로 올라갔냐면 결론적으로 쉽게 말하면 병렬 구조로 끌어올렸다고 합니다.

 

그러니까 코어 하나 하나의 성능이 올라간 게 아니라 코어를 더 많이 집어 넣어서,즉 트랜지스터를 더 많이 집어 넣어서 높은 성능을 낼 수 있도록 병렬 구조로 끌어올렸습니다

 

CPU코어는 10개로 늘어났습니다.

 

이전에는 8개가 들어갔었는데 이게 현재 arm 아키텍처 구조로 볼때 한계가 있다고 전해지는데 8개 이상 코어를 밀어 넣는 게 그렇게 쉽지만은 않다고 합니다.

 

근데 이거를 10개로 늘렸습니다. 대단한 애플이네요. 어떻게 했는지 궁금합니다.

 

그리고 GPU와 메모리가 늘어난 게 이 칩들의 가장 큰 특징인데요.

 

M1 프로세서 자체가 하나의 작은 시스템이라고 하는데 SOC(System on Chip)이라고 합니다.

 

그 안에서 데이터가 오가고 하는데 그 각 요소들이 통신 하는 길을 버스(BUS) 구조라고 합니다.

 

그걸 애플이 직접 정교하게 짠 겁니다.

 

정교하게 짠 버스(BUS)를 바탕으로 M1 칩 안에 GPU 코어를 8개씩 더 붙인 겁니다.

 

M1 Pro는 M1 에서 여덟 개를 더 붙인거고, M1 Max는 M1 Pro에서 열 여섯 개를 더 붙인거죠.

 

그래서 CPU 코어 주변으로 GPU 코어를 더 늘려서 붙인 결과입니다.

 

그리고 그 옆으로 메모리를 또 붙이는 거예요.

 

그래서 M1과 M1 Pro를 비교하면 한마디로 그래픽 카드를 하나 더 꼽고 메모리를 1채널 더 꽂은거라고 볼 수 있습니다.

 

기존보다 메모리는 듀얼채널, 쿼드 채널 이런 식으로 올라 가는 거고 GPU도 Nvidia의 SLI 같은 방식으로 그래픽 카드를 더 꽂은 건데 M1 Pro는 한 개를 더 꽂은거고 M1 Max는 세 개를 더 꽂은거라고 볼 수 있습니다.

 

메모리도 그대로 쭉쭉 늘어납니다.

 

두 개, 네 개로 칩 모듈들이 늘어나는 거죠.

 

메모리용량이 늘어날때마다 성능이 올라갑니다.

 

채널을 더 늘린거죠, 기존에 M1에 들어갔던 메모리가 1초에 100기가 바이트 를 아주 효과적으로 쓰면서 또 엄청난 성능을 냈었는데요.

 

근데 M1 Pro는 메모리 모듈이 두 개가 들어가고 그게 1초에 200기가 바이트를 읽고 쓸 수 있게 해줍니다.

 

메모리 버스가 정확히 두 배로 늘어난거죠.

 

M1 Max는 메모리 버스가 또 다시 두 배로 늘어난 거죠.

 

400기가 바이트가 1초에 왔다 갔다 할 수 있는 겁니다.

 

이 성능은 비교를 하자면 현재 IBM 호환 PC 구조에 있어서 그냥 진짜 미쳤다라고 할 수 있습니다.

 

자, 이 CPU나 GPU의 구조가 어떤 식으로 성능을 높여주냐 비유를 해보자면, 우리가 1분에 100리터의 물을 쏟아 낼 수 있는 수도꼭지가 있다라고 가정하면 그러면 그 수도꼭지 두 개가 있으면 1분에 200리터의 물을 받을 수가 있겠죠.

 

수도꼭지가 네 개가 있으면 400리터의 물을 한꺼번에 받을 수가 있는 거예요.

 

어떻게 보면 우리가 기존에 봤던 칩들의 성능향상은 코어 하나하나의 효율이 높아지는걸 계속 봐 왔다고 볼 수 있는데요,

 

그래서 수도꼭지 하나가 20리터, 40리터를 쏟아 낼 수 있도록 발전을 해 왔었는데 지금 와서는 반도체 집적도 때문에 그렇게 성능을 비약적으로 늘리는게 어렵게 됐습니다.

 

1리터 만큼의 물을 쏱을 수 있는 수도꼭지를 2리터 용량으로 올릴 수는 있는데 100리터 만큼의 물을 쏱을 수 있는 수도꼭지를 200리터 짜리 수도꼭지로 바꾸는 거는 굉장히 어려운 일입니다.

 

이 문제가 지금 반도체 업계의 가장 큰 고민이기도 합니다.

 

그런데 M1 Pro, M1 Max 같은 경우에는 이 수도꼭지 개수를 늘릴 수 있도록 모듈러로 확장을 할 수 있게 만든겁니다.

 

그리고 실제로 거기에 따라서 2배, 4배의 성능도 나오게 된 거죠.

 

이런 메모리 구조는 인텔칩에서 보면 제온 최고급 모델에만 들어가는 복잡한 설계인데 이게 결국에는 메모리 모듈이 2개, 4개로 늘어나기 때문에 메모리 끼리 연결하는 게 아니라 어디를 거쳐 가야 됩니다.

 

CPU를 거쳐 가야 하기 때문에 메모리랑 메모리 사이에서 무슨 작업을 하려면 버스(BUS)를 거치면서 손실이 생길 수도 있는 구조이기도 합니다.

 

M1은 통합 메모리때문에 메모리 자체가 워낙 속도도 빠르고 그리고 이 한 칩안에 있으면서 데이터가 왔다 갔다 하는 물리적인 거리도 사실 어느 정도 성능에 영향을 줍니다.

 

이 거리가 굉장히 짧기 때문에 이런 모듈러 구조가 설계는 쉽게 하면서도 성능은 하나의 큰 메모리 모듈 못지않게 어쩌면 그냥 듀얼채널, 쿼드채널이 그냥 한 칩 안에서 이루어지는겁니다.

 

그러니까 딜레이 없이 성능이 두배 4배로 정비례해서 올라가는 겁니다.

 

이 통합 메모리가 어떤 효과가 있는지 우린 M1으로 이미 눈으로 봤었습니다.

 

이게 그래픽 즉, GPU쪽에서는 큰 영향이 있을 건데요.

 

무슨 일이 벌어지냐면 약간 과장을 하자면 그래픽카드에 메모리가 64기가바이트 들어간 거랑 비슷하다 보면 됩니다.

 

그러니까 아주 큰 데이터를 메모리 올려놓고 작업하는데 그거를 GPU에 올려놓고 작업하면 GPU 작업이 조금 더 빨라지겠죠.

 

이거는 메모리 안에 놓고 데이터를 놓고 그 안에서 CPU와 GPU 사이에 데이터 전송 하지 않고 메모리를 CPU도 들어가서 처리하고 GPU도 들어가서 처리하는 방식이기 때문에 효율이 올라가는 거잖아요.

 

그 용량이 기존의 M1에서 8기가 바이트 16기가 바이트였다면 32기가 바이트, 64기가 바이트로 늘어나게 된 겁니다.

 

자 그러면, M1 쓰시던 분들 좀 서운할 수도 있겠네요.

 

하루 아침에 내가 갖고 있던 가장 좋았던 컴퓨터가 구닥다리가 되는 거 아니야 그렇게 생각할 수도 있는데 꼭 그렇지만은 않습니다.

 

지금 아이폰도 13이 나오면서 A15 프로세서가 나왔는데 왜 M2 칩이 안 나오냐 라고 생각할 수도 있잖아요.

 

그것도 또 그렇게 보실 필요가 없습니다.

 

아이폰 10이랑 13에 쓰인 A14, A15 바이오닉 프로세서는 구조는 거의 같습니다.

 

아키텍처가 같은겁니다.

 

이미 충분히 빨라서 이 아키텍쳐 변경 없이 기존 구조를 조금 더 손 봐서 성능, 전력, 효율성 같은 것들을 높인 겁니다.

 

M2는 아키텍처가 바뀔 때 나올 겁니다.

 

아까 말씀드렸던 것처럼 한번에 많은 물을 쏟아 낼 수 있는 수도꼭지가 개발이 되면 그때 나오게 될 겁니다.

 

대신 이번에 M1 Pro, M1 Max를 통해서 애플은 이 확장성, 칩 구조의 확장성에 대해서 가능성을 더 크게 열어 둔 겁니다.

 

애초에 이게 애플의 자신감 이런데서 나오기 시작했던 건데요.

 

2년 안에 모든 걸 바꾸겠다고 한 거잖아요.

 

지금도 가장 빠른 맥은 인텔 제온 프로세서를 쓴 맥 프로죠.

 

이거는 왜 빠를까요?

 

이거는 엄청난 양의 트랜지스터를 더 많이 넣을 수 있도록 확장할 수 있게 만든 겁니다.

 

그러니까 더 많은 코어의 CPU를 넣을 수 있고 GPU도 필요하면 더 많이 꽂아라.

 

메모리도 최대한 많이 꽂을 수 있게 모듈러로 다양하게 만들어 놓은 거잖아요.

 

애플은 이 M1 프로세서 시리즈를 내놓으면서 실리콘 안에 최대한 밀어 넣을 수 있도록 모듈러 방식으로 설계를 한 거죠.

 

그래서 애초에 M1 구조 자체에 다리를 많이 달아 놓고 그 안에 뭐 GPU 구조 같은 것들을 더 확장할 수 있도록 미리 자리를 만들어 놓은 거죠.

 

그리고 여기다가 M1 그리고 M1 Pro, M1 Max는 뭐 제한이 없죠.

 

칩 크기나 다이크기, 핀 수 뭐 이런 것들 신경쓸 필요 없죠.

 

기존의 인텔프로세서 같은 경우에는 이 핀 개수가 바뀌면 또 메인보드 구조가 바꿔야 되고 이런 것들 때문에 범용 프로세서가 갖고 있는 한계가 있었는데 이 M1 프로세서는 필요하면 더 크게 만들면 됩니다.

 

핀이 더 많아야 되면 더 많이 만들면 되죠.

 

메인보드에 자리만 만들어서 붙이기만 하면 되니까요.

 

이것은 애플이 칩부터 메인보드 그리고 이걸 활용하는 OS 까지 다 만드는 구조니까 나올 수 있는 거죠.

 

그리고 그 방법을 실제로 M1 Pro, M1 Max로 보여 준 거죠.

 

지금 M1 Max가 가장 좋은 칩이라고 하지만 이 구조대로 하면은 M1 Max 곱하기 2짜리 칩이 나올 수도 있고요. 곱하기 4가 또 나올 수도 있어요.

 

이런 게 맥 프로 같은데 들어갈 수 있겠죠.

 

아니면 지금 CPU 한계가 있다고 하면은 이 M1 Max 칩을 두 개, 네 개 연결할 수도 있죠.

 

그렇게 메인보드를 구성하고 OS에서 이걸 통제할 수 있으면 되니까요.

 

물론 칩이 늘어나는 거는 칩간의 통신 이런것 때문에 오버헤드 같은 게 좀 있긴 하겠지만 그 성능이 기하급수적으로 올라가는데는 큰 무리가 없을 겁니다.

 

그리고 OS는 또 이걸 잘 관리 하겠죠.

 

마지막으로 오늘의 내용을 정리해보겠습니다.

 

새 맥북 폼 펙터는 디스플레이랑 확장 포트들이 시장의 소비자들이 원하는 대로 돌아왔고, 그리고 성능도 높아졌는데 그게 M2 라는 수직적으로 성능이 높아지는 칩이 아니라 GPU와 메모리를 모듈러 구조로 확장해서, 개수를 늘려서 성능을 높이는 병렬구조로 보여 줬어요.

 

이건 요즘 컴퓨터에서 요구되는 그래픽 영상편집, 인공지능, 게임 등 그런 요소에서 직접적으로 효과를 크게 줄 수 있고요.

 

애플은 그걸 아주 단순하고 간단한 방법으로 2배, 4배로 끌어올릴 수 있는 그 기틀을 만들어 놓은 겁니다.

 

아이맥프로나 맥프로 이상의 성능을 내야하는 컴퓨터도 이 방식으로 여러 가지 형태로 나올 수 있겠구나 기대를 해 볼 수가 있겠죠.

 

그리고 그 중심에는 어쨌든 애플이 갖고 있는 실리콘 기술, 그리고 이걸 뒷받침하는 운영체제 여기에 그동안 애플이 다져놓은 소프트웨어 생태계들이 있고요.

 

여기에 참여해서 좋은 앱들을 만들어주는 소프트웨어 개발자들이 노력하면서 생태계가 자연스럽게 만들어지고 있습니다.

 

이 애플이 보여주고 있는 반도체 그리고 이 생태계의 마술은 확실히 흥미롭습니다.